Устройство дистанционной передачи угла поворота задающего вала

 

Изобретение относится к области электротехники и автоматики и может быть использовано для дистанционной передачи угловых перемещений в следящих системах двустороннего действия с силомоментным очувствлением на базе вентильных электродвигателей. Целью изобретения является повышение точности отражения нагрузочных моментов на валу оператора и уменьшение углов рассогласования между задающим и исполнительным валами. Устройство содержит соединенную с задающим валом синхронную машину 1 оператора, снабженную первым датчиком положения 2 ротора оператора, сравнивающий элемент 3, второй датчик положения 4 на исполнительном валу исполнительной синхронной машины, сумматор 6, управляемый ключ 7, задатчик 8, полупроводниковый коммутатор 9 с управляющим и коммутирующим входами. К выходам коммутатора 9 параллельно встречно подключены соответствующие обмотки статоров синхронных машин. Данное устройство обеспечивает практически постоянное отношение моментов на задающем и исполнительном валах и уменьшенное значение максимального рассогласования валов. 3 ил.

СОЮЗ аеЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11>

OllH0AHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Евl& Jl1 Д j Q +

Фиг.!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (2 1) 3849253/24-07 (22) 01. 02. 85 (46) 30,06.90. Бюл. К- 24 (7 1) Белорусский государственный университет им. В.И.Ленина (72) Д.Ц.Димитров, В.С.Матюхина, А.С.Михалев и И.М.Чушенков (53) 621. 313. 17 (088.8) (56) Андреенко С;М., Ворошилов М.С..

Проектирование приводов манипуляторов. Л.: Машиностроение, 1975, с. 18-21.

Авторское свидетельство СССР

В 1257690, кл. Н 02 К 29/06, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДИСТАНЦИОННОЙ ПЕРЕДА-

ЧИ УГЛА ПОВОРОТА ЗАДАЮЩЕГО ВАЛА (57) Изобретение относится к области

, электротехники и автоматики и может быть использовано для дистанционной передачи угловых перемещений в сле. дяцих системах двустороннего дей-"

:ствия с силомоментййм очувствлением, (51)5 (08 С 19/38 Н 02 К 29/06

2 на базе вентильных электродвигателей.

Целью изобретения является повышение точности отражения нагрузочных моментов на валу оператора и уменьшение углов рассогласования между задающим и исполнительным валами.

Устр-во содержит соединенную с задающим валом синхронную машину 1 оператора, снабженную первым датчиком 2 положения ротора оператора, сравйиваюций элемент 3, второй датчик .4 положения на исполнительном валу исполнительной синхронной машины, сумматор 6> управляемый ключ 7, задатчик 8, полупроводниковый коммутатор. 9 с управляющим и коммутирующпм входами.

К выходам коммутатора 9 параллельно 9 встречно подключены соответствующие обмотки статоров синхронных машин.

Данное устр-во обеспечивает практически постоянное отношение моментов

Ю \ на задаюцем и исполнительном валах и уменьшенное значение максимального рассогласования валов. 3 к .

1575222

Изобретение относится K электро-! технике и автоматике и может быть !использовано для дистанционной пере1 . дачи угловых перемещений в следящих с с. 5 сйс темах двус торонне r о цейс твия с си-! ломоментным очувствлением на базе .вентильных электродвигателей.

Цель изобретения — повышение точ-! ! ности отражения нагрузочных моментов! на валу оператора и уменьшение углов, ! рассогласования между задающим и исполнительным валами.

На фиг; 1 изображена функциональ« ная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — векторные диаграммы магнитных полей, поясняющие работу устройства; на фиг. 3 — зависимость вращающего момента двигателя нагрузки от угла рассогласования.

На фиг. 1 — 3 приняты следую1 щие условные обозначения.

a(> и a углы поворота задающего и исйолнительного валов соответственУ !25

d© — угол рассогласования валов . - угол между векторами магнит-1 ных полей ротора и статора двигателя! нагрузки;

a(угол рассогласования валов, при котором вращающий момент двигателя нагрузки максимален

Ф з H Ф H OÑçH @с е р магнитных потоков роторов и статоров задающего и исполнительного двигателей соответственно;

M и J1, — нагрузочные моменты

a II u на задающем и исполнительном валах соответственно.

Устройство содержит соединенную с задающим валом синхронную машину 1

40 оператора, снабженную первым датчи-. ком 2 положения ротора машины оператора, сравнивающий элемент 3, второй датчик положения на нагрузочном валу исполнительной синхронной машины 5,: "5 сумматор б,управляемый ключ 7, задат-, чик 8 и полупроводниковый коммутатор 9 с управляющим и коммутирующим входами. К выходам коммутатора 9 па- раллельно и встречно подключены со- 50 ответствующие обмотки статоров синхронных машин 1 и 5.

Устройство работает следующим об- разом.

В режиме покоя валов оператора и нагрузки под действием нагрузочных момеНтов Мдд и М.„между валами имеет место некоторое рассргласование

Д<, которое выявляется сравнивающим элементом 3 по сигналам датчиков 2 и 4 положений роторов. Это рассогласование поступает на управляющий величиной тока вход полупроводникового коммутатора 9, задавая, например, глубину модуляции фазных напряжений в обмотках синхронных машин 1 и 5, т.е. величину магнитных потоков cb и Ф „ статоров (фиг..2).

Взаимное расположение магнитных потоков для упрощения показано при расположении осей обеих машин вдоль прямой АА и совпадении начал отсчета датчиков 2 и.4 положений (при этом Ф и Ф будут направлены встречно). Поток Ф поля ротора задающего двигателя всегда перпендику-. лярен потоку Ф с поля его статора, а при этом угол между потоками Ф ур.и

Ж „ ротора и статора исполнительного! двигателя равен сР= 900 + До(. (1)

Вращающие моменты на валах обоих двигателей равны

M..g - =К, Дс ;

И „= К ассовda(, (2) где К и К вЂ” коэффициенты.. опре2 ) деляемые конструкцией двигателей.

Отношение моментов равно

Ма К7 ас(n — -" — -

К Л (сова

К (3)

К cos éa(Отношение моментов в ограниченном диапазоне их изменения практически постоянно вследствие слабого изменения cos йо от Do(при малых рассогласованиях.

На AHr 3 показана зависимость ,момента двигателя нагрузки от угла при изменении pro от — 90 до

90 (кривая 3), Кривая 10 показывает зависимость вращающего момента от

da(при максимальном напряжении на обмотках, а прямая 11 - сигнал на вьг" ходе сравнивающего элемента 3 (выполненного, например, на операционном усилителе), Рабочая область de( рассогласований ограничена значения ми -а,„ и a при которых вращающий момент йа валу исполнительного двигателя мак .имален. Прямая 11 показывает и зависимость момента на задающем двигателе .от йо . Видно, что существует. область dg, где

S 15 отношение и (определяемая по формуле (3)) практически. постоянно, причем эта область достаточно велика.

Увеличивая крутизну прямой 11, можно повьппать точность отражения нагрузочного момента на валу оператора.

Кроме того, максимальное рассогласование исполнительного и задающего валов не будет превьппать сто(„„ т.е. точность по сравнению.с известным,устройством существенно вьппе.

Если момент И„ нагрузки в силу каких-либо причий возрастет, то уве-:. личится и д (, что, согласно .(2), ! приведет к увеличению M . При уменьшении И „ (по той же причине) M уменьшится.

I ! Сумматор 6, управляемый ключ 7 и задатчик 8 служат для инвертирования магнитных полей статоров двигателей за счет добавления по сигналу датчика 2 положения сигнала, соответствующего углу 180 о. Как известно, в син,хронной машине повороту ротора на о 180 соответствует поворот магнитного потока статора на 180, (при роторе с одной парой полюсов) . Поэтому при изменении знака обоих на„ грузочных моментов, йЫ уменьшится до нуля и изменит знак, при этом изменится сигнал на выходе задатчика Й и на втором входе сумматора 6 появится сигнал, соответствующий новому состоянию задатчика 8. (Оо или 180О, в зависимости от предыдущего знака dc(). При этом поля статоров двигателей инвертируются, а. дальше работа устройства осуществляется описанным вьппе способом . В реальном устройстве инверсия знаков статорных полей будет осуществляться, например, при изменении направления перемещения в вязкой среде.

Реализация введенных блоков не вызывает затруднений. Например, сумматор 6 может быть выполнен на операционном усилителе, управляемый ключ 7и задатчик 8 — на операционной усилителе с разомкнутой обратной связью, на выходе которого включают

75222

6 последовательно диод и делитель напряжения на резисторах для формирования=. напряжения, соответствующего 180 о

При использовании цифровых датчиков положения сравнивающий элемент 3 и сумматор 6 выполняют на комбинационных сумматорах, управляемый ключ 7в виде логических схем И на каждом разряде второго входа сумматора,, первые входы которых соединены с выходом цифрового компаратора, а на вто. рые подаются "0" и " 1" для получения: кода 180

Формула из обретения

Устройство дистанционной передачи

:угла поворота задающего вала, содерmagee укрепленную на задающем валу

2О синхронную малину с первым датчиком положения, исполнительную синхронную малину с вторым датчиком положения, полупроводниковый коммутатор, к выходу которого подключень> парал25,лельно соединенные одноименные сек ции обмоток якоря синхронных машин, сравнивающий элемент, к входам которого подключены выходы датчиков положения ротора, а выход соединен с

З0 входом управления величиной тока полупроводникового коммутатора, сумма тор, один из входов которого подключен к выходу первого датчика положения, а выход связан с коммутирующим входом полупроводникового коммутато35ра, отличающееся тем, что, с целью повышения точности отражения нагрузочных моментов на ва-, лу оператора и уменьшения углов рас= согласования задающего и исполни4О тельного валов, оно снабжено задатчи.ком сигнала, соответствующего углу поворота вала на 180 эл. град.и управляемым ключом, управляющий вход которого связан с выходом сравнивающего элемента, один из контактов ключа соединен с выходом задатчика, второй контакт — с вторым входом сумматора, .а одноименные секции обмоток якорей синхронных малин соединены между собой встречно.

1575222

Фиг.2

Составитель А.Санталов Редактор А.Ревин Техред, Л.Сердюкова;: Корректор А.Обручар

Заказ 1787 btpaa 445 : . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101